商業(yè)照明為什么要使用LED？

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-08-27

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圖：LED之父尼克·何倫亞克

　　那么，是什么讓LED顯得如此特別？它的屬性和參數(shù)是如何幫助它勝過傳統(tǒng)光源的呢？為什么建筑師、零售開發(fā)商和空間設(shè)計師越來越偏向于在他們的照明系統(tǒng)設(shè)計中使用LED呢？像任何問題的答案一樣，我們可以簡而言之，也可以細(xì)細(xì)道來。簡而言之，車間照明，LED高效率、長壽命、顯色出眾、色溫多樣、成本效益高和環(huán)保。但是，如果我們想真正理解， led質(zhì)量，我們必須詳細(xì)地了解各個性能，來看看LED到底是什么。

　　LED的原理

　　LED是一種電致發(fā)光的半導(dǎo)體二極管，每個二極管都有兩個半導(dǎo)體：產(chǎn)生電子的N型半導(dǎo)體和產(chǎn)生空穴的P型半導(dǎo)體。當(dāng)電流通過時，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合產(chǎn)生光子（通常稱之為電磁輻射），其中一部分光子發(fā)出可見光。

圖：LED發(fā)光原理

大部分LED發(fā)出的光集中在可見光的藍(lán)光部分，需要通過熒光粉涂層把它轉(zhuǎn)化為白光。LED發(fā)光的晶粒部分，事實上就跟鉛筆戳個點一樣小，它需要被封裝起來，封裝芯片用來改變光線和保護(hù)晶粒。

圖：LED晶粒和封裝芯片

圖：LED的白光可由藍(lán)光LED涂裝黃色熒光粉獲得。早在1700s，大牛牛頓就在顏色混成試驗中發(fā)現(xiàn)了白光可由藍(lán)光和黃光混成這一現(xiàn)象。

　　LED是如何做到高效？

　　基本而言，它的特點是小顆粒通過小電流就可以發(fā)出大量指向性的光。LED的光束角通常在15°到180°，這就可以精確控光、使得光線在燈具腔體內(nèi)的損失最小化。這是明顯不同于傳統(tǒng)光源的地方，傳統(tǒng)光源通常發(fā)光角度很寬，很多光線逸散在了根本不需要的方向。這就意味著，使用LED光源時，使用比較少的光就可以達(dá)到同樣的照度水平，降低了能耗。

　　另一方面，戶外照明，LED本身的發(fā)光能力更強(qiáng)，也就是發(fā)光效率更高。白熾燈的電光轉(zhuǎn)換率是大約5%，LED照明企業(yè)，企業(yè)資訊，熒光燈30%，LED 40%。另一個衡量值是光源的發(fā)光效率，也就是光源把1瓦電功率轉(zhuǎn)化為光通量的效率，單位是lm/W。90年代中期第一顆白光LED的發(fā)光效率大概是0.1lm/W，現(xiàn)在商用的冷色溫白光LED，店鋪照明，發(fā)光效率已經(jīng)高達(dá)160lm/W，國際資訊，LED天花燈，實驗室數(shù)據(jù)已經(jīng)超過250lm/W（cree宣稱實驗室數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到303lm/W），說明LED的潛力非常巨大。

圖：光源的發(fā)光效率

圖：LED發(fā)光效率趨勢圖（圖片來源：CREE）

　　顯色指數(shù)和色溫

　　在零售空間照明設(shè)計中，顯色指數(shù)和色溫是至關(guān)重要的。LED光源在這方面的強(qiáng)大優(yōu)勢使它更適合于這一類復(fù)雜的照明應(yīng)用場所。LED可以通過調(diào)試熒光粉發(fā)出色溫在2500K-10000K之間任何K值的光，這是傳統(tǒng)光源無法做到的。甚至可以利用LED技術(shù)，在一個燈具里對色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，這對快速變化的零售環(huán)境而言非常靈活和實用。

圖：通過熒光粉調(diào)整LED光源的色溫

圖：白光LED和各種顏色LED光譜

白光也可以通過RGB混合而成，這種RGB混光方案可以在純白光之外，提供數(shù)以百萬計的可變換的顏色，給零售空間照明解決方案提供了新的機(jī)遇。但這種解決方案存在的問題是：

　　1、正確的混光比較困難；

　　2、顯色指數(shù)會下降。

圖：在應(yīng)用中調(diào)節(jié)LED光源的顏色和色溫

　　在顯色性方面，LED的一般顯色指數(shù)CRI可以做到98。對于零售空間而言，CRI＞90才可以達(dá)到好的人眼難以識別差異的顯色效果。同時，特殊顯色指數(shù)在其中的作用也至關(guān)重要，因此我們應(yīng)該關(guān)注整個R1-R15。跟色溫一樣，LED在這一方面具備調(diào)節(jié)能力，而其他光源很難做到這一點。

　　這樣，LED照明企業(yè)，在商業(yè)空間里，LED寬范圍可得的色溫和高顯色能力能使任何商品都得到充分而真實的展示，而RGB則可以用來加強(qiáng)零售空間的趣味性和戲劇效果。

　　LED的壽命

　　LED的壽命怎么樣呢？好的LED產(chǎn)品可以達(dá)到50000h壽命，失效率也很低。在商業(yè)空間的實際運營中，意味著如果每周7天，每天12小時，LED燈具可以服務(wù)11年，這是傳統(tǒng)光源所無法達(dá)到的。當(dāng)然，星級酒店照明燈具，光衰造成的照明效果的降低是無可避免的，這一點需要在照明設(shè)計初期予以考慮。

　　對于LED燈具而言，有效的散熱非常重要，因為熱量的累積會造成發(fā)光效率的劇烈衰減。所以在實際使用中，一定要選用散熱設(shè)計好的優(yōu)質(zhì)燈具。

　　圖：LED的發(fā)光量會隨著時間而衰減。因此，家用照明，在照明設(shè)計時，LED的壽命應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用場合來進(jìn)行確定。比如，對于應(yīng)急照明而言，應(yīng)該采用L80，亦即將LED燈具的光通量衰減到初始光通量的80%時的壽命作為其設(shè)計壽命。在一般照明中，則可以按照L70或者L50來進(jìn)行設(shè)計。LED的壽命很大程度上取決于環(huán)境溫度和散熱設(shè)計，如果燈具運行在較高的環(huán)境溫度（如圖中Tc(1)），或者燈具的散熱設(shè)計很差時，它的壽命會大大縮減。

　LED的成本效益

　　LED這么貴，為什么還說它的成本效益高呢？

　　是的，LED很貴，但對于成本效益而言，這只是其中一個考量因素。（同樣，對于現(xiàn)在已經(jīng)不貴的LED產(chǎn)品，你也得清楚，這只是其中一個考量因素�。�